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POSTECH 노준석 연구팀, 나노 광학 기반 초소형 라이다 (LiDAR) 기술 개발

박영재 기자 | 기사입력 2021/05/10 [09:38]
종합뉴스
교육/문화
POSTECH 노준석 연구팀, 나노 광학 기반 초소형 라이다 (LiDAR) 기술 개발
기사입력: 2021/05/10 [09:38] ⓒ 브레이크뉴스 대구경북
박영재 기자
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 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 기계공학과 박사후연구원 김인기 박사, 화학공학과 통합과정 장재혁 씨 연구팀이 프랑스 국립과학연구소(CNRS-CRHEA)와 함께 메타물질 기반의 초소형 나노 광학 연구를 통해 개발한 라이다 장치와 광학 라이다 기술이 이 분야 최고 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 초청 논문으로 소개됐다.

 

▲ 초소형 라이다  © 포항공대


이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구, 글로벌프론티어, RLRC지역선도연구센터, 미래소재디스커버리, ERC선도연구센터, 세종과학펠로우십, 교육부와 한국연구재단의 박사과정 연구장려금 그리고 (주)SL, LG이노텍의 지원을 받아서 수행됐다.

 

이번 연구에서는 연구팀이 수행하고 있는 상변화 물질 기반 빔 스캐닝 기법, 점구름 생성 장치를 이용해 빔 스캐닝이 필요 없는 플래시 타입의 라이다, 광원-소자 집적 기술 및 대량생산 기술과 같은 핵심 나노 광학 기술도 함께 소개하고 있다.

 

특히, 연구팀이 개발한 초정밀 라이다 장치는 자율주행 자동차뿐만 아니라 지능형 로봇이나 드론, 3차원 파노라마 카메라, CCTV 및 증강현실 플랫폼에도 확장할 수 있다고 설명했다.

 

라이다 기술은 레이저 빔을 물체에 조사한 뒤 다시 돌아오는 시간을 측정해 사물의 깊이 정보를 측정하는 기술이다. 특히, 라이다 센서는 자율주행 자동차, 지능형 로봇 및 무인항공기 분야와 같은 기계산업에서부터 최근에는 아이폰에 탑재되어 3차원 얼굴인식이나 결제를 위한 보완 시스템에 적용되는 등 미래형 디스플레이 분야에서 주목받고 있다.

 

현재 자율주행 자동차 지붕에 달린 고사양의 기계식 라이다의 크기는 성인 주먹 두 개를 포개 놓은 부피 정도이며, 가격은 수천만 원에 달한다. 뿐만 아니라 막대한 전력이 소모되는 충전 과정, 그로 인한 발열 문제 등 아직 해결해야 할 문제가 많다.

 

연구팀은 이에 대한 대안으로 나노 광학 기술 기반의 초소형 라이다 기술을 제시했다. 라이다의 기본 측정 원리에서부터 최신 초고속·초정밀 나노 광학 측정 기법 방법, 메타표면, 솔리톤빗, 광도파로 등과 같은 나노 광학 소자 등 다양한 방면에서 나노 광학 기술이 어떻게 라이다 센서 기술을 혁신할 수 있을지를 설명하고 있다.

 

노준석 교수는 “현재 연구팀은 실제로 메타표면 장치 기반의 초소형 복합 라이다 기술을 개발하기 위해 여러 후속 연구를 진행하고 있다”며 “이 연구가 성공적으로 진행된다면, 손가락 한 마디 정도 크기를 갖는 초고속·초정밀 라이다 장치를 값싸게 구현할 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔다.

 

<아래는 구글번역기로 번역한 기사 전문이다.>

 

 POSTECH Noh Jun-seok's research team, nano-optical-based ultra-compact LiDAR technology


 POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Moo-Hwan Kim) Department of Mechanical Engineering and Chemical Engineering Professor Junseok Noh, Postdoctoral Researcher in Mechanical Engineering Dr. The lidar device and optical lidar technology developed through research were introduced as invitation papers to Nature Nanotechnology, the best academic journal in this field.

 

This research includes mid-level research by the Ministry of Science and ICT and the National Research Foundation of Korea, Global Frontier, RLRC Regional Leading Research Center, Future Materials Discovery, ERC Leading Research Center, Sejong Science Fellowship, and a Ph. It was carried out with the support of SL and LG Innotek.

 

In this study, core nano-optical technologies such as a phase-change material-based beam scanning technique, a flash-type lidar that does not require beam scanning using a point cloud generation device, and a light source-device integration technology and mass production technology, which the research team is carrying out, are also included in this research. I am introducing.

 

In particular, he explained that the ultra-precision lidar device developed by the research team can be extended not only to autonomous vehicles, but also to intelligent robots, drones, 3D panoramic cameras, CCTV, and augmented reality platforms.

 

LiDAR technology is a technology that measures the depth information of an object by irradiating a laser beam onto an object and measuring the time to return to it. In particular, LiDAR sensors are attracting attention in the field of future displays, from the machine industry such as autonomous vehicles, intelligent robots, and unmanned aerial vehicles, to recently mounted on iPhones and applied to complementary systems for 3D face recognition or payment.

 

Currently, the high-end mechanical lidar on the roof of an autonomous vehicle is about the volume of two adult fists stacked, and costs tens of millions of won. In addition, there are still many problems to be solved, such as a charging process that consumes a huge amount of power and a heat generation problem.

 

As an alternative to this, the research team proposed ultra-compact lidar technology based on nano-optical technology. Explain how nano-optical technology can innovate lidar sensor technology in various fields, from basic measurement principles of lidar to the latest ultra-high-speed and ultra-precise nano-optical measuring methods, and nano-optical devices such as metasurfaces, soliton bits, and optical waveguides. I'm doing it.

 

Prof. Joon-Seok Noh said, “The current research team is actually conducting several follow-up studies to develop a micro-compound lidar technology based on a metasurface device. If this research is successful, It is expected that the lidar device can be implemented inexpensively.”

편집국장 입니다. 기사제보:phk@breaknews.com
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